預混+活塞流管式聚合生產工藝的製作方法
2023-07-05 06:03:11 1
專利名稱：預混+活塞流管式聚合生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及合成橡膠技術領域，特別是一種以液態丁二烯(Bd)為原料進行溶液聚合製取順丁橡膠(BR)產品的預混+活塞流管式聚合生產工藝。
背景技術：
目前BR產品的生產是採用四釜串聯聚合生產工藝，根據對生產數據的核算，發現它逐釜活性具有快速下降的特徵，在二、三、四釜比首釜提高20°C的條件下活性不升反降， 顯示溫度對活性呈負相關性影響，終了轉化率只有83%左右，比實驗室結果低10個百分單位。根椐化學反應工程理論，對一個等溫等容反應過程，在恆溫恆活性下，用四釜或五釜串聯就應達到實驗室>90%高轉化率水平，顯然現用的催化體系不適宜在這種全過程具有逆向返混為主要特徵的釜式環境中進行。使釜式聚合生產工藝存在著如下缺點釜式聚合選用Ni—Al—B三組元催化劑，以Ni—Al陳化一稀B單加方式分路同時進入首釜，由於釜底空間比較大，隨料液進入釜底部的M—Al陳化液很難在短時間內與少量的B達到均混。形成濃度場，5°C— 15°C低溫進料經釜底到(80°C )出口流出，必須在多變的溫度場內通過，釜底更難於形成最佳引發溫度的反應環境，使受雙變量正相關影響的高活性區難以實現，導致丟損了催化劑最有效的一部分活性，因此不明確該催化體系的活性在聚合全過程中的變化規律，就無法給出各釜的工藝條件是否適合該催化劑自身的活性變化特性、或要求，表觀上就出現聚合溫度從65°C — 120°C，聚合時間從1. 5hr—4hr寬廣範圍的生產操作，這樣就無法實施反應控制操作，生產採用工程控制法來達到各釜出口溫度的平穩操作。不管環境及溫度如何影響，還是現場催化劑活性大小決定單位時間Bd聚合轉化量所釋放出的聚合熱量，由於釜壁比表面小及掛膠造成傳熱不良，導致聚合熱無法排出，為保證控穩出口的指定溫度，又不使進料丁濃過低，便以5°C— 15°C低溫進料，用提升料液顯熱來平衡放出的聚合熱，結果首釜出口表觀的轉化率仍高達60%左右。由於釜內大部分膠液停留時間過長， 60%的轉化率並不對應出口膠液的活性，出口處活性已下降很低了，這樣二、三、四釜重複首釜過程，造成各釜轉化活性的丟損與轉化率分配不合理，使過程總轉化率比實驗室結果低 10個百分單位，全混釜反應器還存在熱反饋問題，這種工程控制法無法實現熱穩態操作，也是釜式聚合不易操控的原因，總之首釜的不可控的高轉化率是造成釜式生產技術落後的原因。
發明內容
本發明的目的是提供一種以液態丁二烯(Bd)為原料，在催化劑存在下進行溶液聚合製取BR產品，以達到和實現該催化體系最佳聚合工藝水平的預混+活塞流管式聚合生產工藝。本發明是這樣實現的，其特徵是
⑴、環管預混，將單體丁二烯溶液與Ni—Al陳化液在管道中均勻混合後，再與稀B分路進入環管內，環管內的膠液始終處於強制循環狀態下，與新輸送的原料與液稀B實現循環均勻混合，實現引發與聚合反應過程，控制轉化率在22_觀％ ；
(2)、從環管流出的膠液在絕熱狀態下、溫升到85°C以上輸入到第一直管活塞流聚合反應器；
⑶、將轉化率為65%的膠液輸入到第二直管活塞流反應器內完成最終聚合反應，在第一直管活塞流反應器與第二直管活塞流反應器內設置有刮刀。本發明的優點是環管形成的反應環境適宜催化劑的聚合活性特性及對環境的要求，從時間、溫度、轉化率三者的相互制約性，轉化率在25%，實現反應控制，解決了首釜因聚合活性不可控制造成轉化率過高的缺點；採用管式結構的另一大優點是5—10倍的增大單位體積傳熱面，帶來相對比較大排熱能力，再藉助環管的高流速，直管內刮刀與釜式比陡增的傳熱效果，將不再需要5 — 15°C的低溫進料；聚合全過程實現了溫度、轉化率的可控性， 使進料丁濃從釜式的14g/100ml提高到Mg/100ml的先進水平，三段聚合轉化率的合理分配，使聚合過程的總轉化率從釜式的83%提高到擬％以上，並使聚合總時間降到40多分鐘。
以下結合附圖對本發明做進一步的說明；
圖1是預混十活塞流管式聚合生產工藝流程圖，
圖2是管式聚合反應器的主要技術參數及每器轉化結果表。
具體實施例方式如圖1一2所示，本發明選用物係為；
①單體丁二烯(Bd)純度>99.4% ；
②催化劑採用Ziegr-Nattol型催化劑體系中三組元的Ni體系催化劑，
其配方為Ni (Iiaph)2Ni/『丁比1. 2—18 X IO"5(i-Bu) 3A1Al/'丁比0. 6—09Χ1(Γ4BF3OEt2B/丁比1. 2—1.8Χ1(Γ4Al/B比0. 5—0.7
③溶劑=C6 (加氫氣油) 其工藝步驟是；
⑴、環管預混，將單體Bd與Ni—Al陳化液在管道中均勻混合後，再與稀B分路進入環管內，環管內的膠液始終處於強制循環狀態下，使新輸送的原料液與稀B實現循環均勻混合，進料丁濃以Mg/100ml計，在恆溫65°C，聚合時間為7分鐘的條件下完成活性中心的形成，引發聚合及達到22—28%轉化率流出環管；
(2)、從環管流出的膠液在絕熱狀態下、溫升到85°C以上輸入到內置刮刀的第一直管活塞流聚合反應器，利用該催化劑在短時間內，高活性特點，實現40%的轉化率，藉助刮刀提高的管壁排熱效果及管反傳熱表面積大的特點實現聚合熱全部由夾套排出的操作，用冷卻水調節聚合溫度，由85°C上調至95°C，聚合時間控制在12分鐘內，使流出該段的膠液維持較高的活性進入第二直管活塞流聚合反應器；
⑶、轉化率總計達65%的膠液輸入到第二直管活塞流反應器膠液中Bd濃度已降至很低，又因聚合活性進一步下降，為保證過程總轉化率達92%，在第二直管活塞流反應器內聚合時間要成倍延長，管反比表面比第一直管活塞流反應器也相應增大，故第二直管活塞流反應器的溫度控制及排熱能力有餘，聚合終了的膠液送入貯藏罐，在第一直管活塞流反應器與第二直管活塞流反應器內設置有刮刀，圖1中的M為馬達。
權利要求
1. 一種預混+活塞流管式聚合生產工藝，其特徵是⑴、環管預混，將單體丁二烯溶液與Ni—Al陳化液在管道中均勻混合後，再與稀B分路進入環管內，環管內的膠液始終處於強制循環狀態下，與新輸送的原料液稀B實現循環均勻混合，實現引發與聚合反應過程，控制轉化率在22—28% ；(2)、從環管流出的膠液在絕熱狀態下、溫升到85°C以上輸入到第一直管活塞流聚合反應器；⑶、將轉化率為65%的膠液輸入到第二直管活塞流反應器內完成最終聚合反應，在第一直管活塞流反應器與第二直管活塞流反應器內設置有刮刀。
全文摘要
一種預混+活塞流管式聚合生產工藝，其特徵是⑴、環管預混，將單體丁二烯溶液與Ni—Al陳化液在管道中均勻混合後，再與稀B分路進入環管內，與新輸送的原料液稀B實現循環均勻混合，控制轉化率在22—28%；⑵、從環管流出的膠液在絕熱狀態下、溫升到85℃以上輸入到第一直管活塞流聚合反應器；⑶、將轉化率為65%的膠液輸入到第二直管活塞流反應器內完成最終聚合反應，本發明的優點是從時間、溫度、轉化率三者的相互制約性，轉化率在25%，實現反應控制，解決了首釜因聚合活性不可控制造成轉化率過高的缺點；採用管式結構的另一大優點是；不再需要5—15℃的低溫進料；聚合全過程實現了溫度、轉化率的可控性，使聚合過程的總轉化率從釜式的83%提高到92%以上，並使聚合總時間降到40多分鐘。
文檔編號C08F2/04GK102516427SQ20111040906
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者崔鳳魁 申請人:崔鳳魁